2022年自动化制造系统中的检测与监控技术报告 .pdf

自动化制造系统中的检测与监控技术及其研究进展 张彬摘要：随着科学技术的发展， 采用先进的检测监控技术来迅速的提高装备制造业的水平，已经成为当今制造业的一个重要发展方向。自动化制造系统中的检测与监控技术涉及的对象广泛、 复杂、综合性强。本文简单介绍了自动化制造中的检测与监控技术的基本概念、 组成与工作原理、主要性能指标等，并对其所涉及的关键技术：传感技术和策略决策技术的研究现状及发展趋势进行了简单阐述。关键词： 检测与监控；传感技术；策略决策技术The Research Progress of Detecting and Monitoring Technology in the Automatic Manufacturing System Zhangbin Abstract ：With the development of science and technology .The use of advanced detecting and monitoring technology to rapidly increase the level of the equipment manufacturing industry has become an important direction of development of the manufacturing industry today. The object involved in the detecting and monitoring techniques of automated manufacturing systems is extensive, complex and comprehensive. This paper briefly introduces the basic concepts, composition and working principle, the key performance indicators of the detecting and monitoring techniques of automated manufacturing systems ，and briefly discusses the research and development trend of key technologies: sensor technology and strategy decision-making technology. Key words: detecting and monitoring; sensor technology; strategy decision-making technology 1引言进入 21 世纪以来，科学技术的发展越来越快，科技技术水平也飞速提高，尤其是计算机技术、信息技术、自动化技术的快速发展，使工业水平迅速提高。作为工业中最重要的制造业也发展成了一个跨学科、多领域的工业1。制造业是国民经济和综合国力的支柱产业，而制造技术是直接创造财富的基础，高科技的制造技术也已经成为当今国际间的主要竞争力体现之一。随着工业和科学技术的进步，现代制造业已经发展成为融合信息技术、数控技术、 系统控制工程而生成的先进制造系统2。其要求制造设备具有自动化程度高、精度高、适应力强等特点，特别是国家正大力发展先进制造技术，以带动基础工业的发展。 现代制造业发展趋势可归结为两个方向： 一是以提高效率为目的的自动化，即将信息技术贯名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 15 页 - - - - - - - - - 穿与整个制造过程，提高制造信息处理和控制的自动化程度，以此来提高效率，缩短生产周期3；二是以提高加工精度为目的的精密化，通过先进的检测手段来实现超精密加工及检测，以控制产品质量4。采用先进的制造和检测监控技术来迅速的提高装备制造业的水平， 是当前一个重要的发展方向， 研究和发展现代检测与监控技术有着广阔的市场前景。检测与监控技术是自动化制造系统的一个重要组成部分，是整个制造系统高效正常运行、 生产出合格产品的保证。 自动检测与监控系统是以多种先进的传感技术为基础的， 且易于同计算机系统结合， 在合适的软件支持下， 自动地完成数据采集、处理、特征提取和识别，以及多种分析与计算。而达到对系统性能的测试和故障诊断的目的5。与任何自动化系统一样，信息是实现机械制造系统自动化所必需的元素，自动检测监控系统是为实现机械制造系统自动化获取信息的基本手段。为了保证产品质量、提高精度、保证机械制造系统安全高效运行，在机械制造系统自动化中， 都需要运用自动监测技术， 其在机械制造系统自动化中占有十分重要的地位，它相当于人的耳、目和其他感觉器官6。2检测与监控系统的基本内容自动化制造系统中的检测与监控就是采用检测与监控系统通过传感和分析处理相关信息，从而对自动化制造系统的运行状态和加工过程进行检测与控制，其根本目的是要主动控制加工质量，减小废品率， 提高机械加工生产率， 提高加工过程的安全性，优化配置制造资源。2.1 自动化制造系统中检测与监控系统的作用及涉及的内容2.1.1检测与监控系统的功能与作用检测与监控系统的功能是保证自动化制造系统可靠正常运行和加工质量。为维护系统正常工作， 并在最佳工作状态下连续不断的生产出合格产品，必须时刻对其运行状态进行监控， 通过检测与系统运行状态有关的信息，将其反馈给中央计算机或者控制器， 同预先设定的有关参数进行比较，并根据结果做出判断， 给出有关的控制、调整信息。概括起来说，检测与监控系统的功能与作用包括以下几个方面：确保整个系统按照设定的操作顺序运行；确保系统生产出的产品符合质量要求；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 15 页 - - - - - - - - - 防止由于系统各组成部分的异常或过程失误引起事故；监测及分析系统运行状态的发展趋势；对出现的故障进行分析和诊断；2.1.2主要检测内容在制造系统自动化中， 所涉及的信息十分广泛。 根据所测信号的物理对象和用途的不同，所涉及的主要信息包括以下几个方面：原材料、毛坯、零部件等的的检测、工位状况的检测、 加工及装配过程的检测、 设备工作状况的检测、 材料、零件传送中的检测、 产品设备试验中的自动检测、 整个系统的监视、 环境参数的检测与监控、系统的故障诊断与故障统计、保证工作人员安全的监测等。2.1.3检测信号的分类根据检测信息的物理含义的不同， 机械制造系统自动化中所涉及的信号有如下分类：热工方面：温度、流量、热量、真空度、比热等；电工量方面：电压、电流、功率、电荷、频率、电阻、阻抗、磁场强度等；机械量方面：几何尺寸（位移、角度） 、速度、加速度、应力、力矩、质量、振动、噪声、不平衡量、质量参数（粗糙度、垂直度、平面度等）、外形、计数等；成分量方面： 气体、液体的各化学成分含量、 浓度、密度、体积分数（比重）等；2.2 制动化制造系统的检测与监系统的分类7自动化制造系统的检测与监控系统从功能角度可分为系统运行状态检测监控和加工过程检测监控。 系统运行状态检测与监控功能主要是检测与收集自动化制造系统各基本组成部分（如物流、信息流、及系统安全监视）与系统运行状态有关的信息， 把这些信息处理后， 传送给监控计算机， 对异常情况做出相应的处理，保证系统的正常运行。 加工过程检测与监控功能主要是对零件加工精度的检测和加工过程的刀具磨损和破坏情况的检测和监控。如图 2.1 为检测与监控系统的结构图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 15 页 - - - - - - - - - 图 2.1 检测与监控系统的结构图2.3 检测与监控系统的基本组成与工作原理检测与监控系统主要由传感器、信号处理，模型和决策等模块组成， 传感器用于检测加工中某个物理量和机械量的变化，信号处理包括进行数据采集、A/D转换信号放大及滤波等。 模型表示监控对象与检测信号的关系， 如某个数学方程。模型有固定模型、 自适应模型和自学习模型等。 决策是依据模型对状态信息做出正常或异常的判断。图2.2 为检测与监控系统的基本组成与工作原理图。图 2.2 为检测与监控系统的基本组成与工作原理在自动化机械系统运行过程中， 为了检测设备和生产过程成的运行状况，要在设备的及其辅助设备装置的选定部位安装上相应的传感器来检测机械设备和生产过程的运行状况信息。 由于传感器输出的信号复制往往很小，且带有很多噪声和干扰信号， 需要对信号进行放大、 滤波甚至整形等处理； 经预处理之后的信名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 15 页 - - - - - - - - - 号输入计算机数据采集借口， 进行模数转换等， 将信号转化为计算机能够接受的格式。由于计算机输入的信号是多种因素综合考虑的结果，难以直接用于被检测对象的状态识别， 计算机根据要求， 采用相应的信号处理方式从信号中提取能够表征被测对象状态变化的特征值。状态判别模块根据相应的判别策略和方法，对输入的状态特征值进行处理， 得出被检测项目的状态， 最后交给推理机， 推理机根据系统初始状态及相关的知识和数据，做出最后决策， 并将处理的结果和有关信息上报给系统管理计算机， 如果需要对系统进行反馈和调整，则向执行机构发出控制指令和相关参数。2.4 检测与监控系统所涉及到的检测与监控软件自动化制造系统的检测与监控软件包括以下四部分：（1）数据采集软件：如刀具磨损信号、系统安全信息、工件加工安全精度信号及系统状态信号的采集；（2）分析处理诊断软件：如系统数据模块、诊断知识库模块、状态信息分析处理、结果显示报警等模块；（3）图形监控软件：图形库模块、动画实现模块、接受编译模块、图形报警模块等；（4）服务管理软件：如屏幕管理分级菜单、系统状态自检查、中断管理模块及中断服务模块；2.5 检测与监控系统的主要性能指标（1）精确度精确度表示测量结果与被测量真值接近的程度。其指标常用极限误差与满量程之比的百分数表示。（2）灵敏度定义为检测系统在稳定状态下单位输入变化量与所引起的输出变化量的比值。（3）分辨力定义为检测系统指示值可以响应或分辨的最小输入量的变化，它表示系统响应或分辨输入量微小变化的能力。（4）线性度定义为系统输出量与输入量之间的关系曲线与选定的工作直线偏离的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 15 页 - - - - - - - - - 程度。（5）漂移检测系统在保持输入信号不变时，输出信号随时间（或温度）缓慢地变化称为漂移，随时间的漂移成为时漂，随温度的漂移成为温漂。（6）可靠性可靠性是指在规定工作条件下和工作时间内，检测系统保持原有技术性能的能力。（7）响应时间检测系统的响应时间定义为当系统输入阶跃信号时，系统输出从一个稳态值到另一个稳态值（有时取其90%）所需要的时间。3关键技术自动化制造系统的检测与监控技术所涉及的对象广泛、复杂、综合性强， 是一门综合机械工程， 材料技术、信号处理、测试技术、 微电子技术、计算机技术、自动控制技术及人工智能等多门学科的综合。其关键技术是性能优越的传感技术（传感器、信号处理、特征提取及识别技术）、实际可行的策略决策技术等。3.1 传感技术传感器（ Sensor ）技术是现代信息技术的三大核心技术之一，现被列为二十一世纪尖端科学的重要组成部分8。它同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱9。 从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“ 大脑” ，把通信系统看成传递信息的“ 神经系统 ” 的话，那么传感器就是 “ 感觉器官 ” 。缺少传感器对系统状态和信息精确而可靠的自动检测，系统的信息处理、 控制决策等功能就无法谈及和实现10。传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理 （变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器（又称换能器）、信息处理和识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进等活动。传感技术是进行控制和测量的基础，是实现各种自动化的前提，一直受到广大科技工作者的高度重视。 传感技术已成为重要的现代科技领域，传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业10。传感器是将物理、化学、生物等自然科学和机械、 土木、化工等工程技术中的非电信号转换成电信号的换能器。相应的英文单词为 Sensor或 Trans-ducer11。按照信息论的凸性定理，传感器的功能与品质决定了传感系统获取自然信息的信息量和信息质量，是高品质传感技术系统名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 15 页 - - - - - - - - - 的构造第一个关键。 信息处理包括信号的预处理、 后置处理、特征提取与选择等。识别的主要任务是对经过处理信息进行辨识与分类。它利用被识别 （或诊断） 对象与特征信息间的关联关系模型对输入的特征信息集进行辨识、比较、分类和判断。因此，传感技术是遵循信息论和系统论的。它包含了众多的高新技术、被众多的产业广泛采用。 它也是现代科学技术发展的基础条件， 应该受到足够地重视。3.1.1国外传感技术研究现状及发展趋势（1）国外传感技术研究现状及发展趋势强调传感技术系统的系统性和传感器、处理与识别的协调发展， 突破传感器同信息处理与识别技术与系统的研究、开发、生产、应用和改进分离的体制，按照信息论与系统论，应用工程的方法，同计算机技术和通讯技术协同发展。突出创新。国外传感技术的发展强调以下几方面的创新：利用新的理论、新的效应研究开发工程和科技发展迫切需求的多种新型传感器和传感技术系统。侧重传感器与传感技术硬件系统与元器件的微小型化。利用集成电路微小型化的经验， 从传感技术硬件系统的微小型化中提高其可靠性、质量、处理速度和生产率，降低成本，节约资源与能源，减少对环境的污染。这种充分利用已有微细加工技术与装置的做法已经取得巨大的效益、极大地增强了市场竞争力， 例如：80 年代进口一套AE 传感器及其住处预处理硬件的成本已被降至原来的百分之几到千分之几，使我国经“ 七五” 和“ 八五 ” 攻关的产品化系统处于无力竞争的地位。后者采用独创的宽带高精度AE 传感器和厚膜集成电路预处理硬件，但其成本仍比国外先进的产品高数倍到数十倍。在微小型化中， 为世界各国注目的是纳米技术。集成化 进行硬件与软件两方面的集成，它包括：传感器阵列的集成和多功能、多传感参数的复合传感器（如：汽车用的油量、酒精检测和发动机工作性能的复合传感器）；传感系统硬件的集成，如：信息处理与传感器的集成，传感器处理单元识别单元的集成等；硬件与软件的集成；数据集成与融合等。研究与开发特殊环境（指高温、高压、水下、腐蚀和辐射等环境）下的传感器与传感技术系统。 这类传感器及传感技术系统常常是我国缺少的一类高新传感技术和产品。对一般工业用途、 农业和服务业用的量大面广的传感技术系统，侧重解决提高可靠性、可利用性和大幅度降低成本的问题，以适应工农业与服务业的发展，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 15 页 - - - - - - - - - 保证这种低技术产品的市场竞争力和市场份额。彻底改变重研究开发轻应用与改进的局面，实行需求驱动的全过程、 全寿命研究开发、生产、使用和改进的系统工程。智能化 侧重传感信号的处理和识别技术、方法和装置同自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应和自组织等人工智能技术结合，发展支持智能制造、智能机器和智能制造系统发展的智能传感技术系统12。（2）工况监视技术的现状与发展趋势工况监视主要指对机器装备故障、系统运行过程与过程质量缺陷、刀具、砂轮和工件的工况的监测与控制。国外预测工况监视用传感检测技术系统的主要发展趋势：提高系统的可靠性和灵敏度；侧重发展智能传感技术；强调改进和提高力力矩、功率电流、振动、声振（合声发射与超声及语音） 、温度、光视及触针传感系统，使它们有尽可能高的可靠性、灵敏度和可应用性，以适应 21世纪初工业应用的要求；强调发展信号处理战略、 程序和识别技术， 提高硬软件的集成度和系统的识别速度、精度和动态特性（鲁棒性等）；发展多传感器数据集成与融合的研究开发，以提高对缺陷和故障的识别精度、可靠性、降低成本，提高系统可应用性；3.1.2国内传感技术研究现状及发展趋势我国传感器行业已经历了50 个春秋， 20 世纪 80 年代，改革开放的春风给传感器行业带来了生机与活力；90 年代，在党和国家关于“大力加强传感器的开发和在国民经济中普遍应用”的决策指引下，传感器行业进入了新的发展时期。中国传感器主要发展历程阶段：“八五”以来， 在国家的支持下， 我国的传感器技术及其产业取得了长足进步。在学术交流方面，1989 年 10 月由敏感元器件与传感器分会发起主办的“STC89首届全国敏感元件与传感器学术会议”已延续至今，每逢活动不但国内学者、企业家云集且有不少其它国家的人士参加。“九五”期间， 通过科技攻关， 传感器技术领域水平得到较大的提高。主要以工业自动控制、机电一体化、科学测试仪器|仪表|仪表为服务领域，以市场需名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 15 页 - - - - - - - - - 求为导向，以提高敏感元件及传感器的技术水平、 可靠性水平和产业孵化为目标，安排工程化研究、 新产品、共性关键技术攻关三个层次内容。传感器技术研究国家重点科技攻关项目取得了51 个品种 86 个规格的新产品。初步建立了敏感元件与传感器产业。 产品已进入到亿万人民的家庭生活中，并已在国民经济各部门和国防建设中得到一定应用。“十五”期间，为了发展先进制造与振兴机械工业的要求和对国内外发展趋势的分析， 传感技术攻关的目标是： 提高传统传感技术等级、 可靠性和可应用性水平，增强竞争力；积极创新系统，开发新产品，缩小差距，支持和促进我国先进制造技术的发展， 振兴制造业。 传感器技术国家指定的科技攻关范围较小，仅选择了少数项目，集中在几个单位内进行，MEMS 等 5 项新型传感器已列入研究开发的重点；国家计委决定从2002 年开始组织实施的新型电子元器件产业化专项中有 5 项新型敏感元件与传感器已经启动；一些省、市新建立的 “传感器产业基地”、“ MEMS 科技股份有限公司”，呈现出良好的发展态势。我国开发新一代的高、精、尖传感器已具备条件，如光纤、红外、超声波、生物、智能及模糊控制传感器，采用 MEMS 技术制作微传感器等， 这些新产品逐步实现了CAD设计、全部实现可靠性设计，质量分析及质量信息管理均采用计算机化。“十一五”期间， 2006 年十届全国人大四次会议表决通过了关于国民经济和社会发展第十一个五年计划纲要。“十一五”规划纲要中着重强调了推进工业结构优化升级，明确的指出新型元器件技术开发将重点围绕敏感元件和传感器等。我国传感器的发展趋势：中国传感器行业发展总体规模逐渐扩大，有主要生产基地。 显著应用于汽车工业中，其他领域也有新的应用，如工业控制领域、在环境保护领域、在设施农业中、在多媒体图像领域、 其它有关传感器的应用。 回顾 2009一 2010年中国传感器行业虽然发展迅速， 但是也存在一些不利的因素。 如在产品技术上产业基础薄弱、科技与生产脱节、产品技术水平偏低、产品种类欠缺、企业产品研发能力弱。但另一方面国家不断制定有利传感器产业发展的战略与政策，全年整机系统市场的快速发展，新兴技术的不断推动也都成为传感网发展的利好因素13。就当前科技技术发展来看，我国主要传感器技术今后的发展方向可有几方面：（1）新材料的研发：随着材料行业对传感器敏感材料进一步的开发，传感器新名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 15 页 - - - - - - - - - 敏感材料不断推出， 高新材料已广泛用于新型传感器制造研发中，新材料的开发对传感器行业起着决定性的作用。（2）向集成化、智能化、数字化发展：随着现代化的发展，传感器的功能已突破传统的功能，其输出不再是一个单一的模拟信号（如0-10mV） ，而是经过微电脑处理好后的数字信号，有点甚至带有控制功能，即智能传感器。（3）向微功耗及无源化发展：传感器一般都是非电量向电量的转化，工作时离不开电源，开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向10。3.1.3自动化制造系统中传感器技术的应用及发展传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，主要用于检测自动化制造系统自身与操作对象、作业环境状态， 为有效控自动化制造系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展，电子信息种类日益繁多， 信息传递速度日益加快， 信息处理能力日益增强， 相应的信息采集、传感技术也将日益发展，传感器也将无所不在。从 20世纪 80 年代起，逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”，各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为重要的现代科技领域，传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。传感器是左右自动化制造系统发展的重要技术之一，广泛应用于各种自动化产品之中： （1）机器人用传感器工业机器人之所以能够准确操作， 是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态， 包括：其自身状态信息的获取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等)来完成，操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现，这个过程非常重要，足以为机器人控制提供反馈信息。 （2）机械加工过程的传感检测技术在机械加工过程中， 要进行动态特性测量， 如加工精度等， 需要利用传感器测量刀架、 床身等有关部位的振动、 机械阻抗等参数来检验其动态特性。在超精加工中，要求对零件尺寸在线检测与控制，只有具有“耳目”作用的传感器才能提供有关信息。切削过程和机床运行过程的传感技术切削过程传感检测的目的在于优化切削过程的生产率、制造成本或(金属)材料的切除率等。 切削过程传感检测的目标有切削过程的切削力及其变化、切削过名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 15 页 - - - - - - - - - 程颤震、刀具与工件的接触和切削时切屑的状态及切削过程辨识等，而最重要的传感参数有切削力、切削过程振动、切削过程声发射、切削过程电机的功率等。对于机床的运行来讲， 主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、 温度的监测与控制及安全性等， 其传感参数有机床的故障停机时间、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。工件的过程传感技术与刀具和机床的过程监视技术相比，工件的过程监视是研究和应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量控制为目标。20 世纪 80 年代以来，工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲，工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工 (零)件加工要求的工序：工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，同时还要求辨识工件安装的位姿是否是工艺规程要求的位姿。 此外，还可以利用工件识别和工件安装监视传感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。 完成这些识别与监视将采用或开发许多传感器，如基于 TV 或 CCD 的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。刀具 /砂轮的检测传感技术切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一定限度(按磨钝标准判定 )或出现破损 (破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称)，使它们失去切(磨削能力或无法保证加工精度和加工表面完整性时，称为刀具/砂轮失效。工业统计证明，刀具失效是引起机床故障停机的首要因素，由其引起的停机时间占NC 类机床的总停机时间的1/51/3。此外，它还可能引发设备或人身安全事故，甚至是重大事故。3.2 策略决策系统仅仅通过对从传感器获得的信号准确的判断出某项检测目标的状态的难度是非常大，即使信号处理获得了状态变化的信号特征，这些信号也不是非常准确活可靠地反映状态的变化。 为提高检测与监控系统得分准确性，通常是将多个传感器输出的信号特征综合起来判别系统的工作状态，运用智能技术决策， 最后判别所监控的对象知否正常。 对于复杂系统， 检测与监控的决策涉及被检测或检测对象的状态识别方法和策略， 基于推理机的系统综合决策。 智能决策支持系统为这一决策提了理论依据。3.2.1智能决策支持系统名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 15 页 - - - - - - - - - 智能决策支持系统 (Intelligent Decision Support Sys-tem ，简称 IDSS)起源于20 世纪 80年代初期，由 Bonczek等14率先提出，是管理决策科学、运筹学、计算机科学与人工智能相结合的产物.它是在传统决策支持系统的基础上发展起来的一种基于知识的、智能化的决策支持系统。它的核心思想是将人工智能(AI ，Artificial Intelligence) 和 DSS相结合，应用专家系统技术，使DSS能够更充分地应用人类专家的知识通过逻辑推理来帮助解决复杂的决策问题的辅助决策系统15。智能决策支持系统既发挥了专家系统以知识推理形式解决定性分析问题的特点，又充分利用了决策支持系统以模型计算为核心的解决定量分析问题的特点，将定性分析和定量分析有机的结合起来，使解决问题的能力得到进一步的提高。专家系统是具有专门领域专家水平的知识，并能像专家一样工作的智能程序系统。虽然 20 世纪以来，人工智能的研究就一直没有间断过，并且也取得了不少成绩，比如模拟人脑下棋的超级计算机，就具备了一定的人工智能。但是，却忽视了“知识”这一重要因素，因为光有推理策略还不能构成智能行为，因为专家系统更强调“知识”16。知识库和推理机是专家系统的核心，因此，专家系统可以抽象地表示为17：专家系统 =知识+推理。此外，随着系统的不断完善，还包括知识获取部分、人机接口(用户界面 )、解释机制以及全局数据库等几部分。3.2.2智能决策支持系统研究现状进入 20世纪 90 年代以来， Internet 技术的发展给决策支持系统提出了极富挑战的问题18。随着分布计算和网络计算的迅速发展，IDSS 也开始由集中式演化产生一系列新的概念、观点和结构。按照智能决策方法，大致可以把IDSS 分为 3 类119：（1)基于人工智能 (AI artificial intelligence) 的 IDSS，主要有如下几种式 : 基于专家系统的IDSS ES 是目前 IDSS 中应用较成熟的一个领域，一般由知识库、推理机及数据库组成。它使用非数量化的逻辑语句来表达知识，用自动推理的方式进行问题求解，而IDSS 主要使用数量化方法将问题模型化后，利用对数值模型的计算结果来进行决策支持。基于机器学习的IDSS 机器学习是通过计算机模拟人类的学习来获得人类解决问题的知识。机器学习由于能自动获取知识，在一定程度上能解决专家系统中知识获取“瓶颈”问题20。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 15 页 - - - - - - - - - 基于 Agent 的 IDSS. Agent 是目前 AI 领域的研究热点，主要有智能型 Agent 研究、 Mufti-Agent 系统研究和 Agent-oriented的程序设计研究 3 个方面。（2） 基于数据仓库 IDSS 数据仓库通过多数据源信息的概括、 聚集和集成，建立面向主题、集成、时变、持久的数据集合，从而为决策提供可用信息。与数据仓库同时发展起来的联机分析处理(OLAP， on-line analytical processing)技术通过对数据仓库的即时、多维、复杂查询和综合分析，得出隐藏在数据中的总体特征和发展趋势。 OLAP 进行的多维数据分析有切片和切块、旋转、钻取等方式（3）基于网络技术的IDSS 分布式决策支持系统 (Distributed Decision Support System ，DDSS)。DDSS 是对集中式 DSS的扩展，是分布决策、分布系统、分布支持三位一体的结晶。从概念上理解，DDSS 是由多个物理上分离的信息处理节点构成的计算机网络， 网络上的每个节点至少含有一个决策支持系统或具有若干辅助决策支持的功能。群体决策支持系统 (Group Decision Support System ，GDSS)。GDSS 是对个体决策支持系统的扩展，是为群体决策活动提供支持的信息系统，它将通讯技术、计算机技术和决策理论结合在一起，促进具有共同责任的群体求解半结构化和非结构化决策问题。高层决策的支持系统 (Stratagem Decision Support System ，SDSS)。SDSS 有战略决策支持系统和决策支持中心。战略决策支持系统是支持战略管理的，这里的战略是指全局性、长远性、根本性决策。而决策支持中心是在高层管理部位，配备熟悉决策环境和事务的信息系统人员，支持应急的和重要决策的计算机信息系统。3.2.3 智能决策支持系统的发展趋势IDSS 的发展趋势是向着综合化、集成化方向发展，随着现代科学技术的发展，如何把数据仓库，联机分析，数据挖掘，模型库，数据库，ES，面向对象，AGENT，机器学习等各种关键性技术的优点综合利用起来，从而形成综合的决策支持系统，开发出真正实用而有效的IDSS 是当前 IDSS 发展中的突出问题。具有分布式结构的多智能体(Multi-Agent) 系统是分布式智能决策支持系统(IDSS)的重要研究领域。利用Multi-Agent 技术所具有的特性可解决复杂系统的决策问名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 15 页 - - - - - - - - - 题，它为 IDSS 提供了新的途径。由此可见，对IDSS 来说，要想取得突破性的进展，未来 IDSS 的设计和实现也必将是基于多智能体的。因此，研究探讨新环境下多智能体决策支持系统的开发模式无疑是具有十分重要意义的工作。4. 结论与展望为适应产品自动化生产的需要， 对各种自动检测与监控技术的研究与应用已经愈来愈迫切。 从某种意义上说， 检测与加工控制是同等重要的。先进制造技术如果没有相适应的先进检测与监控技术，是不能发挥其作用的。传感技术和策略决策技术是自动化制造系统的检测与监控技术不可或缺的两个关键技术。传感技术是进行测量和控制的基拙，是实现各种自动化的前提。策略决策技术是通过将多个传感器输出的信号特征综合起来判别系统的工作状态，运用智能技术决策， 最后判别所监控的对象知否正常。智能支持决策系统为策略决策提供了理论依据。 从某种程度上说， 传感技术和策略决策技术的发展影响并制约着检测与监控技术的发展。参考文献1 张常鑫 .数控加工中心在线检测系统关键技术研究D. 大连：大连海事大学，2009.6. 2 张庚申 . 面向数控车床的在线检测系统研究与开发D. 广东：广东工业大学，2011.6. 3 袁俊哲，王先遴.精密与超精密加工技术M. 北京：机械工业出版社，1999.6. 4 董红磊 .精密加工与精密测量技术的发展仁J.宇航计测技术，2008， 28(6)：2026. 5 郑绪胜 ,孙彩贤 .自动检测系统原理应用和发展状况的研究J.现代电子技术,2006(14):145147. 6 卢泽生，路勇，王广林，等.制造系统自动化技术M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.5. 7 李梦群，庞学慧，王凡.先进制造技术 M. 北京：国防工业出版社，2005.5. 8 杨永旭 .传感器及其技术发展现状J.信息技术， 2010，40(6):2527. 9M. 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